(57)【要約】【課題】炉底側壁煉瓦が損耗し始める状態を予め把握して、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に抑制する高炉煉瓦の損耗防止方法を提供する。【解決手段】高炉１０の炉底煉瓦１２内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計Ｔ0、Ｔ1を埋設し、温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑを求め、貫流熱量Ｑを所定範囲で制御する。また、高炉１０の炉底煉瓦１２内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計Ｔ0、Ｔ1を埋設し、温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値の温度差から温度勾配ΔＴを求め、この温度勾配ΔＴを所定範囲で制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計を埋設し、該温度計の計測値から前記炉底煉瓦の貫流熱量を求め、該貫流熱量を所定範囲内で制御するに際し、前記貫流熱量の前記所定範囲が２５００〜３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒであることを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項２】
請求項１記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を前記所定範囲内に制御するため、前記高炉内の鉱石量に対するコークス量の増減を行うことを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を前記所定範囲内に制御するため、羽口前の燃焼温度を増減することを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が前記所定範囲の下限値を下回る場合、前記炉底煉瓦の収縮時に該炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物を充填することを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項５】
請求項４記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、前記充填物がモルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上であることを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が前記所定範囲の下限値を下回る場合、前記炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦外側の鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に内張りされた耐火煉瓦の損耗を防止する高炉煉瓦の損耗防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉は、長期間にわたり稼動して鉄鉱石を還元し溶銑を製造する。この高炉の稼働中には、炉底側壁煉瓦が損耗され、損耗の程度が大きくなると炉寿命に影響する。この稼働中における炉底側壁煉瓦の損耗を管理するために、各煉瓦内に温度計を埋設し、測定した温度から炉底側壁煉瓦の損耗状態の把握を行っている。
しかし、この温度が急激に変化して管理値を超えることがあり、一旦管理値を超えた場合は、炉底側壁煉瓦の異常な損耗により高炉操業を停止する等の事態を余儀なくされるという問題があった。
そこで、この炉底側壁煉瓦の異常な損耗や、高炉操業の休止を回避する方法として、特許文献１には、炉底側壁部にオーバーフロー式の冷却水受を突設し、バルブの開閉制御によって冷却水量を制御して、炉底側壁部の冷却を行う炉底の冷却方法が開示されている。これにより、冷却水受のバルブの開閉制御のみで、炉底側壁部の抜熱量を制御できるので、高炉操業を安定に行うことができる。
【０００３】
また、特許文献２には、炉底面に埋設する冷却配管の中心部及び周辺部を各ブロックに分割し、炉底煉瓦の温度に応じて、それぞれを独立して冷却する炉底煉瓦及び側壁煉瓦の冷却方法が提案されている。これにより、各被冷却ゾーンごとに冷却水温度を独立して制御できるので、炉底を必要以上に冷却することなく、炉底煉瓦の保護を図りながら安定した状況で高炉操業を行うことができる。
そして、特許文献３には、高炉の炉底側壁部の温度及び冷却水温度の測定値をもとに、鉄皮の膨張収縮に伴う不定形耐火物の空気層の厚さを算出した上で炉底煉瓦の温度を推定し、その値に基づいて空気層を消失させるべく補修を行う炉底煉瓦の冷却方法が開示されている。これにより、炉底側壁部の鉄皮の冷却を効率的に実施し、炉底側壁部の煉瓦の損傷抑制と、炉底側壁部からの熱損失の減少を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２７４２０８号公報
【特許文献２】特開平６−１５８１３２号公報
【特許文献３】特開平８−１２７８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、炉底煉瓦の温度が過剰に低下してしまった場合、炉底煉瓦の収縮によって炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じ、鉄皮を外部から冷却しても炉底側壁煉瓦を冷却できずに、炉底側壁煉瓦に対する冷却能力が著しく低下する。これにより、炉底側壁煉瓦の冷却コントロールができなくなり、炉底側壁煉瓦の損傷が激しくなるので、安定した状況で高炉操業を行うことができなくなる。
また、特許文献２に記載の方法では、既に炉底に凝固層が異常生成して溶銑の対流が発生してから炉底部の部位に応じて強弱の冷却を行うので、溶銑の対流に起因した炉底側壁煉瓦の局部損耗を招き、炉底側壁煉瓦の温度上昇が発生して、これを解消するために高炉操業の休止や減産等を生ずる問題がある。また、この方法は、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じないように炉底煉瓦を温度コントロールするものでないので、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に防ぐことができず、やはり炉底側壁煉瓦の損耗を招いている。
そして、特許文献３に記載の方法では、炉底側壁部の冷却を行うにあたり、炉底側壁部の冷却水温度測定値や炉底側壁温度を使用するので、炉底側壁部の冷却水温度上昇や炉底側壁温度上昇時には、すでに炉底側壁煉瓦の損耗が進行しており、溶銑の環状流による炉底側壁煉瓦の損耗を未然に防ぐことができない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、炉底側壁煉瓦が損耗し始める状態を予め把握して、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に抑制する高炉煉瓦の損耗防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法は、高炉の炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計を埋設し、温度計の計測値から炉底煉瓦の貫流熱量を求め、貫流熱量を所定範囲内で制御する。従来、炉底煉瓦の貫流熱量が過剰に低下した場合、炉底煉瓦に収縮が発生し、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に空隙が発生していたので、鉄皮を冷却しても炉底側壁煉瓦を冷却できずに、炉底側壁煉瓦に対する冷却能力が著しく低下していた。しかし、炉底煉瓦の貫流熱量を所定範囲内で制御することにより、炉底煉瓦の温度コントロールを適切に行うことができ、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間の空隙の発生を未然に防止できるので、鉄皮を外部から冷却することで炉底側壁煉瓦を冷却できる。
ここで、第１の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、貫流熱量の所定範囲が２５００〜３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒであることが好ましい。これにより、炉底煉瓦の冷却を容易に適正な範囲で行うことができる。
【０００７】
前記目的に沿う第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法は、高炉の炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計を埋設し、各温度計の計測値の温度差から温度勾配ΔＴを求め、この温度勾配ΔＴを所定範囲内で制御する。このように、炉底煉瓦の各温度計の計測値から求めた温度勾配ΔＴを所定範囲内で制御することにより、炉底煉瓦の温度コントロールを適切に行うことができ、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間の空隙の発生を未然に防止できるので、鉄皮を外部から冷却することで炉底側壁煉瓦を冷却できる。また、温度計の計測値から求めた温度勾配ΔＴで制御しているので、制御が容易である。
ここで、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、温度勾配ΔＴの所定範囲が１〜３．５℃／ｃｍであることが好ましい。なお、本所定範囲の上限値及び下限値は、それぞれ貫流熱量２５００〜３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒの上限値及び下限値に略対応する数字であるが、炉底煉瓦の熱伝導率に応じて、更に狭い範囲で管理することができる。また、温度勾配ΔＴは、１ｃｍ当りの温度差となっているので、温度計の位置が変わった場合においても、所定範囲から高炉操業時における制御範囲を容易に求めることができる。
【０００８】
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を所定範囲内に制御するため、高炉内の鉱石量に対するコークス量の増減を行うことが好ましい。ここで、求めた数値が所定範囲の上限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より高くなっているので、鉱石量に対するコークス量を現状より低減する。一方、求めた数値が所定範囲の下限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より低くなっているので、鉱石量に対するコークス量を現状より増加する。これにより、高炉の炉内を適正な温度に維持できる。
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を所定範囲内に制御するため、羽口前の燃焼温度を増減することが好ましい。ここで、求めた数値が所定範囲の上限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より高くなっているので、羽口前の燃焼温度を現状より低減する。また、求めた数値が所定範囲の下限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より低くなっているので、羽口前の燃焼温度を現状より増加する。このように、羽口前の燃焼温度を増減することで、炉内の温度を上昇又は低下させることができ、炉内を適正な温度に維持できる。
【０００９】
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合、炉底煉瓦の収縮時に炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物を充填することが好ましい。このように、求めた数値が所定範囲の下限値を下回った場合、炉底煉瓦を通過する熱が少なくなっていることを意味するので、炉底煉瓦は収縮する。このとき、炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦が高炉の中心方向へ移動し、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じるので、この隙間に充填物を充填することで、炉底側壁煉瓦と鉄皮との熱伝導を維持できる。これにより、鉄皮を外部から冷却することで、炉底側壁煉瓦を適正に冷却できる。
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、充填物がモルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上であることが好ましい。これにより、安価な材料で炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間の影響を抑制することができる。
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合、炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦外側の鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることが好ましい。ここで、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じたり、また生じようとする。このとき、鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることで鉄皮を炉底側壁煉瓦に対して収縮させ、隙間の生成の抑制、あるいは生成した隙間の消滅が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜６記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、炉底煉瓦内に埋設した温度計の計測値から求めた数値を所定範囲内で制御するので、炉底煉瓦の温度コントロールを適切に行うことができる。これにより、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間の空隙の発生を未然に防止、あるいは空隙による断熱を防止できるので、鉄皮を冷却することで炉底側壁煉瓦を冷却できる。従って、炉底側壁煉瓦の冷却コントロールができるので、従来炉底側壁煉瓦に発生していた損耗を抑制、更には防止できる。
このように、炉底側壁煉瓦の溶銑による損耗を抑制することで、炉底煉瓦及び炉底側壁煉瓦の寿命を従来より長くできる。また、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に抑制できるので、高炉操業の休止や減産等も防止でき経済的である。
【００１１】
特に、請求項１記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、貫流熱量の制御の範囲を設定したので、高炉操業の作業性が良好である。
【００１２】
請求項２記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、求めた数値に応じて、鉱石量に対するコークス量の増減を行うので、高炉の炉内を適正な温度に維持し、高炉煉瓦の損耗を防止できる。
請求項３記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、求めた数値に応じて、羽口前の燃焼温度の増減を行うので、短時間の間に高炉の炉内を適正な温度に維持し、高炉煉瓦の損耗が防止できる。
請求項４記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、求めた数値をもとに炉底煉瓦が冷却され収縮する時期を容易に把握できるので、例えば従来のように、隙間が発生したか否かを把握することなく行おうとしていた隙間の充填作業を、隙間が発生していない場合については行う必要がなくなるので、無駄な作業を省略できる。また、充填物により炉底側壁煉瓦と鉄皮との熱伝導を維持できるので、鉄皮を冷却した場合、炉底側壁煉瓦を適正に冷却できる。
【００１３】
請求項５記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、安価な材料で炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間の影響を抑制することができるので経済的である。
請求項６記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることで鉄皮を炉底側壁煉瓦に対して収縮させ、隙間の生成の抑制、あるいは生成した隙間の消滅が可能になる。これにより、炉底側壁煉瓦に必要な冷却を行うことが可能となり、上昇した炉底側壁煉瓦の温度を低減でき、炉底側壁煉瓦の損耗を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用する高炉の説明図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、ｏｒｅ／ｃｏｋｅの変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第２の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、底盤冷却水量の変化の説明図、図４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第３の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、充填材の使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、充填材の不使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第４の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、冷却水水温の変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【００１５】
図１に示すように本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用する高炉１０は、鉄皮１１と、鉄皮１１の内部に内張りされた炉底煉瓦１２及び炉底側壁煉瓦１３と、炉底煉瓦１２を保持する底盤１４と、羽口１５とを有している。以下、詳しく説明する。
【００１６】
炉底煉瓦１２は底盤１４上に複数段積重ねられており、この炉底煉瓦１２の外側並びに上方に鉄皮１１の内壁に接触した状態で炉底側壁煉瓦１３が複数段積重ねられ、炉底煉瓦１２と炉底側壁煉瓦１３とが一体となっている。
炉底煉瓦１２内の厚さ方向の異なる位置には、例えば３０〜１００ｃｍの間隔を開けて２個の温度計Ｔ0、Ｔ1が埋設されている。なお、炉底側壁煉瓦１３にも、炉底側壁煉瓦１３の温度測定を行う１個の温度計Ｔ2が埋設されている。各温度計Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2は、熱電対を使用することが可能であり、また、温度計Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2の各計測値は演算処理を行うことが可能な制御部（図示しない）に送られる。
底盤１４には冷却管（図示しない）が設けられており、調整弁により冷却管に供給する冷却水量を調整することが可能な構成となっている。この調整弁の調整は、前記した制御部によって制御されている。
また、高炉１０は羽口１５を備え、高炉１０内に酸素や微粉炭等を吹込むことができ、吹込み量比率の増減ができ、羽口前１６における燃焼温度を増減することができる。
【００１７】
続いて、本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法について、前記した高炉１０を参照しながら説明する。
高炉１０が正常な場合は、炉底側壁煉瓦１３に異常な損耗がなく、操業も安定した状態を維持できる。しかし、底盤１４の不適切な冷却、炉内状況の異常等によって、炉底煉瓦１２の表面にメタルとスラグを有する凝固層（粘稠層とも言う）が異常形成される。この形成される凝固層の量によっては、高炉１０の底部に溶銑の炉底側壁煉瓦１３に沿う流れ（環状流）が発生して、炉底側壁煉瓦１３が損耗する。また、異常形成した凝固層により、高炉１０の底部の熱が炉底煉瓦１２に伝わることが抑制されるので、この場合、炉底煉瓦１２の温度が低下する。これにより、炉底煉瓦１２が収縮するので、炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３が高炉１０の中心部へ移動し、鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３との間に、例えば、０．２〜１ｍｍの隙間が形成される。このため、鉄皮１１の外側から冷却しても、炉底側壁煉瓦１３を冷却することはできず、炉底側壁煉瓦１３が損耗する。従って、炉底煉瓦１２に形成される凝固層の量を適正な量とし、また、この凝固層に起因する溶銑の環状流をなくすために、以下のように調整する。
【００１８】
高炉１０の炉底煉瓦１２内に埋設した２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から、炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑを求め、この貫流熱量Ｑを所定範囲内、即ち２５００〜３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒで制御するように、高炉操業条件や、底盤１４を流れる冷却水量を調整する。
この貫流熱量Ｑは、溶銑から炉底煉瓦１２を介して底盤１４に伝わる熱量を示しており、炉底煉瓦１２内に埋設した２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から、以下の式を用いて求めることができる。
Ｑ＝λ×（Ｔ1−Ｔ0）／Ｌ
ここで、λ（Ｍｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃）は炉底煉瓦１２の伝熱係数（熱伝導率）、Ｌ（ｍ）は炉底煉瓦１２内に埋設された温度計Ｔ0、Ｔ1間の距離をそれぞれ示す。なお、λは炉底煉瓦１２に使用した煉瓦の種類によって決定されるものである。
【００１９】
ここで、貫流熱量Ｑが３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒを超える場合、炉内の温度が上昇しているので、溶銑と接触する炉底側壁煉瓦１３は異常に損耗される。一方、貫流熱量Ｑが２５００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒを下回る場合、炉底煉瓦１２の表面に凝固層が多く形成され、炉底側壁煉瓦１３に向かう対流（溶銑流れ）が強くなって炉底側壁煉瓦１３が異常に損耗される。また、炉底煉瓦１２の表面に凝固層が多く形成されるので、炉底煉瓦１２を介して底盤１４方向へ伝わる熱が少なくなり、炉底煉瓦１２の温度が低下して収縮する。これにより、炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３が高炉１０の中心方向へ移動し、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が生じるので、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との接触状態を維持できない。このため、鉄皮１１を介して炉底側壁煉瓦１３の冷却を行うことができず、炉底側壁煉瓦１３が異常に損耗される。
従って、炉内の温度を操業を安定に行う温度に維持できると共に、炉底煉瓦１２の収縮を防止し、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制するには、貫流熱量Ｑの所定範囲を２６００〜３３００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、更には２７００〜３２００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒとすることが好ましい。
【００２０】
また、炉底煉瓦１２内に埋設した２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から、計測値の温度差を求め、この温度差を２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の熱の貫流方向（高炉１０高さ方向）の距離で割った温度勾配をΔＴとして、この温度勾配ΔＴを所定範囲内、即ち１〜３．５℃／ｃｍで制御することも可能である。
ここで、温度勾配ΔＴの所定範囲の上限値である３．５℃／ｃｍは、上記した貫流熱量Ｑの所定範囲の上限値３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒに略対応するものであり、一方、温度勾配ΔＴの所定範囲の下限値である１℃／ｃｍは、上記した貫流熱量Ｑの所定範囲の下限値２５００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒに略対応するものである。なお、この温度勾配ΔＴの所定範囲は、炉底煉瓦１２の熱伝導率に応じて、更に狭い範囲で管理することが可能である。
【００２１】
なお、求めた数値を前記した所定範囲内に制御するため、高炉１０内の鉱石量に対するコークス量の増減や、羽口１５の炉内側の羽口前１６における燃焼温度の増減を行う。ここで、求めた数値が所定範囲の上限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より高くなっているので、鉱石量に対するコークス量の現状からの低減や、羽口前１６における燃焼温度を現状より低減する。一方、求めた数値が所定範囲の下限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より低くなっているので、鉱石量に対するコークス量の現状からの増加や、羽口前１６における燃焼温度を現状より増加する。以上により、高炉１０の炉内を適正な温度に維持できる。ここで、羽口前１６の燃焼温度の増減には、燃焼温度を増減できるものであればいかなる方法でも良く、羽口１５を通じて吹込むガスの酸素量比率、微粉炭量比率の増減等が例として挙げられる。
【００２２】
なお、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合は、炉内の温度が通常よりも低くなり、炉底煉瓦１２の温度が低下するので、炉底煉瓦１２の収縮時に炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が生じ、鉄皮１１による炉底側壁煉瓦１３の冷却ができなくなる。このため、この隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物、例えば、モルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上を充填する。また、炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３外側の鉄皮１１の冷却水温度を現状より低下（例えば、現状３０℃の冷却水温度を５℃まで低下）させることも可能である。なお、冷却水温度の低下は、鉄皮１１に供給する前の冷却水を、空冷又は冷凍機等の装置を使用して行うことができる。
これにより、鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３の間を伝導する熱量を増加させることができ、炉底側壁煉瓦１３を冷却でき、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制できる。
【実施例】
【００２３】
本発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用し、試験を行った結果について説明する。なお、高炉１０の底部の条件として、炉底煉瓦１２の厚みを２ｍ以上とし、温度計Ｔ0を底盤１４から約５００ｍｍ、温度計Ｔ1を温度計Ｔ0から５００ｍｍ以上上方の位置に埋設した。また、貫流熱量Ｑの管理範囲を２５００〜３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、計測値の温度差の管理範囲を１００〜１３０℃（温度勾配ΔＴの前記所定範囲内）とした。
【００２４】
まず、第１の実施例について説明する。
図２（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、例えば炉底煉瓦１２の表面に凝固層が多量に付着し始めることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理下限値（Ｑ＝２５００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１００℃）まで低下する傾向が生じる。このとき、管理下限値を下回る前に、図２（Ｂ）に示すように、ｏｒｅ／ｃｏｋｅ、即ち（コークス量に対する鉱石量の比）を現状の４．７２から４．５３まで、例えば０．１〜０．３低下させることで、鉱石量に対するコークス量を増加させ炉内の入熱を上昇させる。これにより、一度は管理範囲の下限値を下回った貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差を、時間の経過と共に管理範囲内に戻すことができる。なお、貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻った後は、ｏｒｅ／ｃｏｋｅをもとの４．７２まで徐々（段階的）に増加させ、高炉１０の安定操業を継続する。
【００２５】
なお、炉底側壁煉瓦１３の温度は、図２（Ｃ）に示すように、管理下限値を下回った後に、通常の１００℃から１２５℃まで、２５℃上昇している。これは、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１０との間に隙間が生じたためであり、炉底側壁煉瓦１３を冷却できなくなったことを示している。しかし、前記した処置を施すことで、炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻るため、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１とを再度接触させることができる。このため、炉底側壁煉瓦１３の温度は、もとの１００℃まで再び低下し、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制できる。
【００２６】
次に、第２の実施例について説明する。
図３（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、炉内の温度が高くなることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理上限値（Ｑ＝３４００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１３０℃）まで上昇する傾向が生じる。このとき、管理上限値を超える前に、図３（Ｂ）に示すように、底盤１４の冷却水量を貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差の上昇曲線に追従させて、現状の３０トン／時間から３８トン／時間程度まで徐々に増加させる。このように、底盤１４の冷却を強化して炉底煉瓦１２を冷却することで、一度は管理範囲の上限値を超えた貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差を、時間の経過と共に管理範囲内に戻すことができる。なお、貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻った後は、底盤１４の冷却水量を貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差の下降曲線に追従させて、もとの３０トン／時間程度まで徐々に減少させることで、高炉の安定操業を継続する。
【００２７】
続いて、第３の実施例について説明する。
図４（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、例えば炉底煉瓦１２の表面に凝固層が付着し始めることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理下限値（Ｑ＝２５００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１００℃）まで低下する傾向が生じる。このとき、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１０との間に隙間が形成される。従って、鉄皮１１の外側から冷却水をかけても、炉底側壁煉瓦１３を冷却することはできず、図４（Ｂ）に示すように、炉底側壁煉瓦１３の温度が急激に上昇する。ここで、隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物、例えば、モルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上を充填（側壁圧入実施）することで、この充填材を介して鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３との間の熱伝導が確保されるので、炉底側壁煉瓦１３の熱は鉄皮１１へ伝わり、炉底側壁煉瓦１３の温度がもとの温度になるまで冷却できる。
なお、鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３との間に充填材を充填しない場合は、図４（Ｃ）に示すように、１２０℃以上に上昇した炉底側壁煉瓦１３の温度が、長時間低下しないことが分かる。このため、炉底側壁煉瓦１３に損耗が発生する。
【００２８】
第４の実施例について説明する。
図５（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、例えば炉底煉瓦１２の表面に凝固層が付着し始めることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理下限値（Ｑ＝２５００Ｍｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１００℃）まで低下する傾向が生じる。このとき、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１０との間に隙間が形成される。従って、このとき、管理下限値を下回る前に、図５（Ｂ）に示すように、鉄皮１１の冷却水温度を現状の３０℃から５℃まで低下させることで鉄皮１１を冷却し、炉底側壁煉瓦１３に対して鉄皮１１を収縮させ、隙間の生成の抑制、あるいは生成した隙間の消滅を行うことができる。
これにより、一度は管理範囲の下限値を下回った貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差を、時間の経過と共に管理範囲内に戻すことができる。
【００２９】
なお、炉底側壁煉瓦１３の温度は、図５（Ｃ）に示すように、管理下限値を下回った後に、通常の１００℃から１１８℃まで、１８℃上昇している。これは、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１０との間に隙間が生じたためであり、炉底側壁煉瓦１３を冷却できなくなったことを示している。しかし、前記した処置を施すことで、炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻るため、炉底煉瓦１２の冷却は適切に行われる。このため、炉底側壁煉瓦１３の温度は、７８℃程度まで低下し、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制できる。
【００３０】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の高炉煉瓦の損耗防止方法を構成する場合にも本発明は適用される。
また、前記実施の形態においては、炉底煉瓦に２個の温度計を埋設した場合について説明したが、３個以上の温度計を埋設することも可能である。また、温度計の埋設位置は、少なくとも２個の温度計の埋設位置が炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置であれば、任意の位置にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用する高炉の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、ｏｒｅ／ｃｏｋｅの変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第２の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、底盤冷却水量の変化の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第３の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、充填材の使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、充填材の不使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第４の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、冷却水水温の変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０：高炉、１１：鉄皮、１２：炉底煉瓦、１３：炉底側壁煉瓦、１４：底盤、１５：羽口、１６：羽口前
【図１】
2006188768.tif 000003
【図２】
2006188768.tif 000004
【図３】
2006188768.tif 000005
【図４】
2006188768.tif 000006
【図５】
2006188768.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月31日(2006.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計を埋設し、該温度計の計測値から前記炉底煉瓦の貫流熱量を求め、該貫流熱量を所定範囲内で制御するに際し、前記貫流熱量の前記所定範囲が２５００〜３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒであることを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項２】
請求項１記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を前記所定範囲内に制御するため、前記高炉内の鉱石量に対するコークス量の増減を行うことを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を前記所定範囲内に制御するため、羽口前の燃焼温度を増減することを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が前記所定範囲の下限値を下回る場合、前記炉底煉瓦の収縮時に該炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物を充填することを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項５】
請求項４記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、前記充填物がモルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上であることを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が前記所定範囲の下限値を下回る場合、前記炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦外側の鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることを特徴とする高炉煉瓦の損耗防止方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉に内張りされた耐火煉瓦の損耗を防止する高炉煉瓦の損耗防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉は、長期間にわたり稼動して鉄鉱石を還元し溶銑を製造する。この高炉の稼働中には、炉底側壁煉瓦が損耗され、損耗の程度が大きくなると炉寿命に影響する。この稼働中における炉底側壁煉瓦の損耗を管理するために、各煉瓦内に温度計を埋設し、測定した温度から炉底側壁煉瓦の損耗状態の把握を行っている。
しかし、この温度が急激に変化して管理値を超えることがあり、一旦管理値を超えた場合は、炉底側壁煉瓦の異常な損耗により高炉操業を停止する等の事態を余儀なくされるという問題があった。
そこで、この炉底側壁煉瓦の異常な損耗や、高炉操業の休止を回避する方法として、特許文献１には、炉底側壁部にオーバーフロー式の冷却水受を突設し、バルブの開閉制御によって冷却水量を制御して、炉底側壁部の冷却を行う炉底の冷却方法が開示されている。これにより、冷却水受のバルブの開閉制御のみで、炉底側壁部の抜熱量を制御できるので、高炉操業を安定に行うことができる。
【０００３】
また、特許文献２には、炉底面に埋設する冷却配管の中心部及び周辺部を各ブロックに分割し、炉底煉瓦の温度に応じて、それぞれを独立して冷却する炉底煉瓦及び側壁煉瓦の冷却方法が提案されている。これにより、各被冷却ゾーンごとに冷却水温度を独立して制御できるので、炉底を必要以上に冷却することなく、炉底煉瓦の保護を図りながら安定した状況で高炉操業を行うことができる。
そして、特許文献３には、高炉の炉底側壁部の温度及び冷却水温度の測定値をもとに、鉄皮の膨張収縮に伴う不定形耐火物の空気層の厚さを算出した上で炉底煉瓦の温度を推定し、その値に基づいて空気層を消失させるべく補修を行う炉底煉瓦の冷却方法が開示されている。これにより、炉底側壁部の鉄皮の冷却を効率的に実施し、炉底側壁部の煉瓦の損傷抑制と、炉底側壁部からの熱損失の減少を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２７４２０８号公報
【特許文献２】特開平６−１５８１３２号公報
【特許文献３】特開平８−１２７８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、炉底煉瓦の温度が過剰に低下してしまった場合、炉底煉瓦の収縮によって炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じ、鉄皮を外部から冷却しても炉底側壁煉瓦を冷却できずに、炉底側壁煉瓦に対する冷却能力が著しく低下する。これにより、炉底側壁煉瓦の冷却コントロールができなくなり、炉底側壁煉瓦の損傷が激しくなるので、安定した状況で高炉操業を行うことができなくなる。
また、特許文献２に記載の方法では、既に炉底に凝固層が異常生成して溶銑の対流が発生してから炉底部の部位に応じて強弱の冷却を行うので、溶銑の対流に起因した炉底側壁煉瓦の局部損耗を招き、炉底側壁煉瓦の温度上昇が発生して、これを解消するために高炉操業の休止や減産等を生ずる問題がある。また、この方法は、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じないように炉底煉瓦を温度コントロールするものでないので、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に防ぐことができず、やはり炉底側壁煉瓦の損耗を招いている。
そして、特許文献３に記載の方法では、炉底側壁部の冷却を行うにあたり、炉底側壁部の冷却水温度測定値や炉底側壁温度を使用するので、炉底側壁部の冷却水温度上昇や炉底側壁温度上昇時には、すでに炉底側壁煉瓦の損耗が進行しており、溶銑の環状流による炉底側壁煉瓦の損耗を未然に防ぐことができない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、炉底側壁煉瓦が損耗し始める状態を予め把握して、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に抑制する高炉煉瓦の損耗防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法は、高炉の炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計を埋設し、温度計の計測値から炉底煉瓦の貫流熱量を求め、貫流熱量を所定範囲内で制御するに際し、前記貫流熱量の前記所定範囲が２５００〜３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒである。従来、炉底煉瓦の貫流熱量が過剰に低下した場合、炉底煉瓦に収縮が発生し、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に空隙が発生していたので、鉄皮を冷却しても炉底側壁煉瓦を冷却できずに、炉底側壁煉瓦に対する冷却能力が著しく低下していた。しかし、炉底煉瓦の貫流熱量を所定範囲内で制御することにより、炉底煉瓦の温度コントロールを適切に行うことができ、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間の空隙の発生を未然に防止できるので、鉄皮を外部から冷却することで炉底側壁煉瓦を冷却できる。
ここで、貫流熱量の所定範囲が２５００〜３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒであるので、炉底煉瓦の冷却を容易に適正な範囲で行うことができる。
【０００７】
前記目的に沿う第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法は、高炉の炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置に少なくとも２個の温度計を埋設し、各温度計の計測値の温度差から温度勾配ΔＴを求め、この温度勾配ΔＴを所定範囲内で制御する。このように、炉底煉瓦の各温度計の計測値から求めた温度勾配ΔＴを所定範囲内で制御することにより、炉底煉瓦の温度コントロールを適切に行うことができ、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間の空隙の発生を未然に防止できるので、鉄皮を外部から冷却することで炉底側壁煉瓦を冷却できる。また、温度計の計測値から求めた温度勾配ΔＴで制御しているので、制御が容易である。
ここで、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、温度勾配ΔＴの所定範囲が１〜３．５℃／ｃｍであることが好ましい。なお、本所定範囲の上限値及び下限値は、それぞれ貫流熱量２５００〜３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒの上限値及び下限値に略対応する数字であるが、炉底煉瓦の熱伝導率に応じて、更に狭い範囲で管理することができる。また、温度勾配ΔＴは、１ｃｍ当りの温度差となっているので、温度計の位置が変わった場合においても、所定範囲から高炉操業時における制御範囲を容易に求めることができる。
【０００８】
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を所定範囲内に制御するため、高炉内の鉱石量に対するコークス量の増減を行うことが好ましい。ここで、求めた数値が所定範囲の上限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より高くなっているので、鉱石量に対するコークス量を現状より低減する。一方、求めた数値が所定範囲の下限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より低くなっているので、鉱石量に対するコークス量を現状より増加する。これにより、高炉の炉内を適正な温度に維持できる。
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値を所定範囲内に制御するため、羽口前の燃焼温度を増減することが好ましい。ここで、求めた数値が所定範囲の上限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より高くなっているので、羽口前の燃焼温度を現状より低減する。また、求めた数値が所定範囲の下限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より低くなっているので、羽口前の燃焼温度を現状より増加する。このように、羽口前の燃焼温度を増減することで、炉内の温度を上昇又は低下させることができ、炉内を適正な温度に維持できる。
【０００９】
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合、炉底煉瓦の収縮時に炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物を充填することが好ましい。このように、求めた数値が所定範囲の下限値を下回った場合、炉底煉瓦を通過する熱が少なくなっていることを意味するので、炉底煉瓦は収縮する。このとき、炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦が高炉の中心方向へ移動し、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じるので、この隙間に充填物を充填することで、炉底側壁煉瓦と鉄皮との熱伝導を維持できる。これにより、鉄皮を外部から冷却することで、炉底側壁煉瓦を適正に冷却できる。
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、充填物がモルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上であることが好ましい。これにより、安価な材料で炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間の影響を抑制することができる。
第１、第２の発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法において、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合、炉底煉瓦と一体となった炉底側壁煉瓦外側の鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることが好ましい。ここで、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に隙間が生じたり、また生じようとする。このとき、鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることで鉄皮を炉底側壁煉瓦に対して収縮させ、隙間の生成の抑制、あるいは生成した隙間の消滅が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜６記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、炉底煉瓦内に埋設した温度計の計測値から求めた数値を所定範囲内で制御するので、炉底煉瓦の温度コントロールを適切に行うことができる。これにより、炉底側壁煉瓦と鉄皮との間の空隙の発生を未然に防止、あるいは空隙による断熱を防止できるので、鉄皮を冷却することで炉底側壁煉瓦を冷却できる。従って、炉底側壁煉瓦の冷却コントロールができるので、従来炉底側壁煉瓦に発生していた損耗を抑制、更には防止できる。
このように、炉底側壁煉瓦の溶銑による損耗を抑制することで、炉底煉瓦及び炉底側壁煉瓦の寿命を従来より長くできる。また、炉底側壁煉瓦の損耗を未然に抑制できるので、高炉操業の休止や減産等も防止でき経済的である。
【００１１】
特に、請求項１記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、貫流熱量の制御の範囲を設定したので、高炉操業の作業性が良好である。
【００１２】
請求項２記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、求めた数値に応じて、鉱石量に対するコークス量の増減を行うので、高炉の炉内を適正な温度に維持し、高炉煉瓦の損耗を防止できる。
請求項３記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、求めた数値に応じて、羽口前の燃焼温度の増減を行うので、短時間の間に高炉の炉内を適正な温度に維持し、高炉煉瓦の損耗が防止できる。
請求項４記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、求めた数値をもとに炉底煉瓦が冷却され収縮する時期を容易に把握できるので、例えば従来のように、隙間が発生したか否かを把握することなく行おうとしていた隙間の充填作業を、隙間が発生していない場合については行う必要がなくなるので、無駄な作業を省略できる。また、充填物により炉底側壁煉瓦と鉄皮との熱伝導を維持できるので、鉄皮を冷却した場合、炉底側壁煉瓦を適正に冷却できる。
【００１３】
請求項５記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、安価な材料で炉底側壁煉瓦と鉄皮との間に生じる隙間の影響を抑制することができるので経済的である。
請求項６記載の高炉煉瓦の損耗防止方法においては、鉄皮の冷却水温度を現状より低下させることで鉄皮を炉底側壁煉瓦に対して収縮させ、隙間の生成の抑制、あるいは生成した隙間の消滅が可能になる。これにより、炉底側壁煉瓦に必要な冷却を行うことが可能となり、上昇した炉底側壁煉瓦の温度を低減でき、炉底側壁煉瓦の損耗を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用する高炉の説明図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、ｏｒｅ／ｃｏｋｅの変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第２の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、底盤冷却水量の変化の説明図、図４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第３の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、充填材の使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、充填材の不使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第４の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、冷却水水温の変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【００１５】
図１に示すように本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用する高炉１０は、鉄皮１１と、鉄皮１１の内部に内張りされた炉底煉瓦１２及び炉底側壁煉瓦１３と、炉底煉瓦１２を保持する底盤１４と、羽口１５とを有している。以下、詳しく説明する。
【００１６】
炉底煉瓦１２は底盤１４上に複数段積重ねられており、この炉底煉瓦１２の外側並びに上方に鉄皮１１の内壁に接触した状態で炉底側壁煉瓦１３が複数段積重ねられ、炉底煉瓦１２と炉底側壁煉瓦１３とが一体となっている。
炉底煉瓦１２内の厚さ方向の異なる位置には、例えば３０〜１００ｃｍの間隔を開けて２個の温度計Ｔ0、Ｔ1が埋設されている。なお、炉底側壁煉瓦１３にも、炉底側壁煉瓦１３の温度測定を行う１個の温度計Ｔ2が埋設されている。各温度計Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2は、熱電対を使用することが可能であり、また、温度計Ｔ0、Ｔ1、Ｔ2の各計測値は演算処理を行うことが可能な制御部（図示しない）に送られる。
底盤１４には冷却管（図示しない）が設けられており、調整弁により冷却管に供給する冷却水量を調整することが可能な構成となっている。この調整弁の調整は、前記した制御部によって制御されている。
また、高炉１０は羽口１５を備え、高炉１０内に酸素や微粉炭等を吹込むことができ、吹込み量比率の増減ができ、羽口前１６における燃焼温度を増減することができる。
【００１７】
続いて、本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法について、前記した高炉１０を参照しながら説明する。
高炉１０が正常な場合は、炉底側壁煉瓦１３に異常な損耗がなく、操業も安定した状態を維持できる。しかし、底盤１４の不適切な冷却、炉内状況の異常等によって、炉底煉瓦１２の表面にメタルとスラグを有する凝固層（粘稠層とも言う）が異常形成される。この形成される凝固層の量によっては、高炉１０の底部に溶銑の炉底側壁煉瓦１３に沿う流れ（環状流）が発生して、炉底側壁煉瓦１３が損耗する。また、異常形成した凝固層により、高炉１０の底部の熱が炉底煉瓦１２に伝わることが抑制されるので、この場合、炉底煉瓦１２の温度が低下する。これにより、炉底煉瓦１２が収縮するので、炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３が高炉１０の中心部へ移動し、鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３との間に、例えば、０．２〜１ｍｍの隙間が形成される。このため、鉄皮１１の外側から冷却しても、炉底側壁煉瓦１３を冷却することはできず、炉底側壁煉瓦１３が損耗する。従って、炉底煉瓦１２に形成される凝固層の量を適正な量とし、また、この凝固層に起因する溶銑の環状流をなくすために、以下のように調整する。
【００１８】
高炉１０の炉底煉瓦１２内に埋設した２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から、炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑを求め、この貫流熱量Ｑを所定範囲内、即ち２５００〜３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒで制御するように、高炉操業条件や、底盤１４を流れる冷却水量を調整する。
この貫流熱量Ｑは、溶銑から炉底煉瓦１２を介して底盤１４に伝わる熱量を示しており、炉底煉瓦１２内に埋設した２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から、以下の式を用いて求めることができる。
Ｑ＝λ×（Ｔ1−Ｔ0）／Ｌ
ここで、λ（Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃）は炉底煉瓦１２の伝熱係数（熱伝導率）、Ｌ（ｍ）は炉底煉瓦１２内に埋設された温度計Ｔ0、Ｔ1間の距離をそれぞれ示す。なお、λは炉底煉瓦１２に使用した煉瓦の種類によって決定されるものである。
【００１９】
ここで、貫流熱量Ｑが３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒを超える場合、炉内の温度が上昇しているので、溶銑と接触する炉底側壁煉瓦１３は異常に損耗される。一方、貫流熱量Ｑが２５００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒを下回る場合、炉底煉瓦１２の表面に凝固層が多く形成され、炉底側壁煉瓦１３に向かう対流（溶銑流れ）が強くなって炉底側壁煉瓦１３が異常に損耗される。また、炉底煉瓦１２の表面に凝固層が多く形成されるので、炉底煉瓦１２を介して底盤１４方向へ伝わる熱が少なくなり、炉底煉瓦１２の温度が低下して収縮する。これにより、炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３が高炉１０の中心方向へ移動し、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が生じるので、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との接触状態を維持できない。このため、鉄皮１１を介して炉底側壁煉瓦１３の冷却を行うことができず、炉底側壁煉瓦１３が異常に損耗される。
従って、炉内の温度を操業を安定に行う温度に維持できると共に、炉底煉瓦１２の収縮を防止し、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制するには、貫流熱量Ｑの所定範囲を２６００〜３３００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、更には２７００〜３２００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒとすることが好ましい。
【００２０】
また、炉底煉瓦１２内に埋設した２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の計測値から、計測値の温度差を求め、この温度差を２個の温度計Ｔ0、Ｔ1の熱の貫流方向（高炉１０高さ方向）の距離で割った温度勾配をΔＴとして、この温度勾配ΔＴを所定範囲内、即ち１〜３．５℃／ｃｍで制御することも可能である。
ここで、温度勾配ΔＴの所定範囲の上限値である３．５℃／ｃｍは、上記した貫流熱量Ｑの所定範囲の上限値３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒに略対応するものであり、一方、温度勾配ΔＴの所定範囲の下限値である１℃／ｃｍは、上記した貫流熱量Ｑの所定範囲の下限値２５００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒに略対応するものである。なお、この温度勾配ΔＴの所定範囲は、炉底煉瓦１２の熱伝導率に応じて、更に狭い範囲で管理することが可能である。
【００２１】
なお、求めた数値を前記した所定範囲内に制御するため、高炉１０内の鉱石量に対するコークス量の増減や、羽口１５の炉内側の羽口前１６における燃焼温度の増減を行う。ここで、求めた数値が所定範囲の上限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より高くなっているので、鉱石量に対するコークス量の現状からの低減や、羽口前１６における燃焼温度を現状より低減する。一方、求めた数値が所定範囲の下限値に近づく場合は、炉内の温度が通常より低くなっているので、鉱石量に対するコークス量の現状からの増加や、羽口前１６における燃焼温度を現状より増加する。以上により、高炉１０の炉内を適正な温度に維持できる。ここで、羽口前１６の燃焼温度の増減には、燃焼温度を増減できるものであればいかなる方法でも良く、羽口１５を通じて吹込むガスの酸素量比率、微粉炭量比率の増減等が例として挙げられる。
【００２２】
なお、求めた数値が所定範囲の下限値を下回る場合は、炉内の温度が通常よりも低くなり、炉底煉瓦１２の温度が低下するので、炉底煉瓦１２の収縮時に炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が生じ、鉄皮１１による炉底側壁煉瓦１３の冷却ができなくなる。このため、この隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物、例えば、モルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上を充填する。また、炉底煉瓦１２と一体となった炉底側壁煉瓦１３外側の鉄皮１１の冷却水温度を現状より低下（例えば、現状３０℃の冷却水温度を５℃まで低下）させることも可能である。なお、冷却水温度の低下は、鉄皮１１に供給する前の冷却水を、空冷又は冷凍機等の装置を使用して行うことができる。
これにより、鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３の間を伝導する熱量を増加させることができ、炉底側壁煉瓦１３を冷却でき、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制できる。
【実施例】
【００２３】
本発明に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用し、試験を行った結果について説明する。なお、高炉１０の底部の条件として、炉底煉瓦１２の厚みを２ｍ以上とし、温度計Ｔ0を底盤１４から約５００ｍｍ、温度計Ｔ1を温度計Ｔ0から５００ｍｍ以上上方の位置に埋設した。また、貫流熱量Ｑの管理範囲を２５００〜３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、計測値の温度差の管理範囲を１００〜１３０℃（温度勾配ΔＴの前記所定範囲内）とした。
【００２４】
まず、第１の実施例について説明する。
図２（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、例えば炉底煉瓦１２の表面に凝固層が多量に付着し始めることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理下限値（Ｑ＝２５００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１００℃）まで低下する傾向が生じる。このとき、管理下限値を下回る前に、図２（Ｂ）に示すように、ｏｒｅ／ｃｏｋｅ、即ち（コークス量に対する鉱石量の比）を現状の４．７２から４．５３まで、例えば０．１〜０．３低下させることで、鉱石量に対するコークス量を増加させ炉内の入熱を上昇させる。これにより、一度は管理範囲の下限値を下回った貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差を、時間の経過と共に管理範囲内に戻すことができる。なお、貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻った後は、ｏｒｅ／ｃｏｋｅをもとの４．７２まで徐々（段階的）に増加させ、高炉１０の安定操業を継続する。
【００２５】
なお、炉底側壁煉瓦１３の温度は、図２（Ｃ）に示すように、管理下限値を下回った後に、通常の１００℃から１２５℃まで、２５℃上昇している。これは、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が生じたためであり、炉底側壁煉瓦１３を冷却できなくなったことを示している。しかし、前記した処置を施すことで、炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻るため、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１とを再度接触させることができる。このため、炉底側壁煉瓦１３の温度は、もとの１００℃まで再び低下し、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制できる。
【００２６】
次に、第２の実施例について説明する。
図３（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、炉内の温度が高くなることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理上限値（Ｑ＝３４００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１３０℃）まで上昇する傾向が生じる。このとき、管理上限値を超える前に、図３（Ｂ）に示すように、底盤１４の冷却水量を貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差の上昇曲線に追従させて、現状の３０トン／時間から３８トン／時間程度まで徐々に増加させる。このように、底盤１４の冷却を強化して炉底煉瓦１２を冷却することで、一度は管理範囲の上限値を超えた貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差を、時間の経過と共に管理範囲内に戻すことができる。なお、貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻った後は、底盤１４の冷却水量を貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差の下降曲線に追従させて、もとの３０トン／時間程度まで徐々に減少させることで、高炉の安定操業を継続する。
【００２７】
続いて、第３の実施例について説明する。
図４（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、例えば炉底煉瓦１２の表面に凝固層が付着し始めることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理下限値（Ｑ＝２５００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１００℃）まで低下する傾向が生じる。このとき、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が形成される。従って、鉄皮１１の外側から冷却水をかけても、炉底側壁煉瓦１３を冷却することはできず、図４（Ｂ）に示すように、炉底側壁煉瓦１３の温度が急激に上昇する。ここで、隙間に、空気より熱伝導率が高い充填物、例えば、モルタル、カーボンペースト、重油、及びＣＯ2ガスのいずれか１又は２以上を充填（側壁圧入実施）することで、この充填材を介して鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３との間の熱伝導が確保されるので、炉底側壁煉瓦１３の熱は鉄皮１１へ伝わり、炉底側壁煉瓦１３の温度がもとの温度になるまで冷却できる。
なお、鉄皮１１と炉底側壁煉瓦１３との間に充填材を充填しない場合は、図４（Ｃ）に示すように、１２０℃以上に上昇した炉底側壁煉瓦１３の温度が、長時間低下しないことが分かる。このため、炉底側壁煉瓦１３に損耗が発生する。
【００２８】
第４の実施例について説明する。
図５（Ａ）に示すように、高炉１０の操業時において、例えば炉底煉瓦１２の表面に凝固層が付着し始めることで、時間の経過と共に貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理下限値（Ｑ＝２５００Ｋｃａｌ／ｍ2・ｈｒ、温度差＝１００℃）まで低下する傾向が生じる。このとき、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が形成される。従って、このとき、管理下限値を下回る前に、図５（Ｂ）に示すように、鉄皮１１の冷却水温度を現状の３０℃から５℃まで低下させることで鉄皮１１を冷却し、炉底側壁煉瓦１３に対して鉄皮１１を収縮させ、隙間の生成の抑制、あるいは生成した隙間の消滅を行うことができる。
これにより、一度は管理範囲の下限値を下回った貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差を、時間の経過と共に管理範囲内に戻すことができる。
【００２９】
なお、炉底側壁煉瓦１３の温度は、図５（Ｃ）に示すように、管理下限値を下回った後に、通常の１００℃から１１８℃まで、１８℃上昇している。これは、炉底煉瓦１２の温度が低下し、炉底煉瓦１２が収縮して、炉底側壁煉瓦１３と鉄皮１１との間に隙間が生じたためであり、炉底側壁煉瓦１３を冷却できなくなったことを示している。しかし、前記した処置を施すことで、炉底煉瓦１２の貫流熱量Ｑ及び計測値の温度差が管理範囲内に戻るため、炉底煉瓦１２の冷却は適切に行われる。このため、炉底側壁煉瓦１３の温度は、７８℃程度まで低下し、炉底側壁煉瓦１３の損耗を抑制できる。
【００３０】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の高炉煉瓦の損耗防止方法を構成する場合にも本発明は適用される。
また、前記実施の形態においては、炉底煉瓦に２個の温度計を埋設した場合について説明したが、３個以上の温度計を埋設することも可能である。また、温度計の埋設位置は、少なくとも２個の温度計の埋設位置が炉底煉瓦内の厚さ方向の異なる位置であれば、任意の位置にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高炉煉瓦の損耗防止方法を適用する高炉の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第１の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、ｏｒｅ／ｃｏｋｅの変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ第２の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、底盤冷却水量の変化の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第３の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、充填材の使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図、充填材の不使用時における炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ第４の実施例に係る炉底煉瓦の貫流熱量及び温度計の計測値の温度差の変化を示す説明図、冷却水水温の変化を示す説明図、炉底側壁煉瓦の温度変化の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０：高炉、１１：鉄皮、１２：炉底煉瓦、１３：炉底側壁煉瓦、１４：底盤、１５：羽口、１６：羽口前
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2006188768.tif 000008
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006188768.tif 000009
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2006188768.tif 000010
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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